Введение
В мае 2010 мы опубликовали довольно подробную статью, посвящённую новой платформе Intel Moorestown для ультрамобильных устройств, процессору Atom Z6xx (Linfield) и чипу Intel Platform Controller Hub MP20 (Langwell). Мы описали производительность, которую вы можете ожидать от устройств Moorestown. А саму платформу можно посмотреть в действии в нашем ролике с Computex.
 |
Нажмите на картинку для увеличения.
Как мы уже упоминали в нашей статье, платформа Moorestown бросила вызов по производительности всей индустрии ультрапортативных устройств. В принципе и до Centrino на рынке существовали экономичные ноутбуки и беспроводные сети. Но именно с Centrino появилось цельное видение перспективы в целом, и данный сегмент рынка стал развиваться намного быстрее – к счастью для потребителей. Конечно, брэнд Intel ещё не так известен в мире смартфонов и интернет-таблеток (пока), но весь технический фундамент для продвижения платформы уже заложен. По функциональности подобные устройства сделают серьёзный шаг вперёд.
Шрикант (Тики) Таккар [Shreekant (Ticky) Thakkar] начал работать в Intel в 1993 году на должности инженера-разработчика мультипроцессорной архитектуры P6. Внутри Intel его знают как “отца Centrino” и, возможно, ведущего специалиста по Moorestown. Официально Таккар носит почётное звание Intel Fellow и является директором подразделения UMG (Ultra Mobile Group) Platform Architecture в составе Intel Architecture Group. Если уж кому задавать технические вопросы по поводу Moorestown и будущего наладонных компьютеров, то только Тики. Intel предоставила нам возможность в течении часа пообщаться с Таккаром, и мы постарались получить максимум интересной и полезной информации.
Tom’s Hardware. Позвольте начать с сути нашей беседы. Зачем мы сегодня собрались? Почему Moorestown так важен?
Тики Таккар. Нашей целью было понять, как уместить компьютер в смартфоне, называйте его так – и мы это сделали. Мы действительно просто засунули компьютер в смартфон. Другой вопрос, зачем мы всё это сделали? У нас была мечта получить приличную вычислительную мощность внутри телефона, который смог бы доставлять настоящий Интернет точно таким же образом, как и на вашем ПК. Кроме того, вы получите многие возможности персонального компьютера в столь малом форм-факторе. Мы хотели усилить все программные возможности, которые есть у ПК, а также и производительность, например, чтобы вы смогли скачивать обычную web-страницу за шесть-восемь секунд. Именно этого ожидают пользователи. Чтобы вы смогли насладиться тем же контентом в Flash, что и на ПК, а не загружали специальный web-сайт с альтернативной страницей. Мы хотели дать бескомпромиссные ощущения от работы с подобными устройствами.
Энергопотребление
Tom’s Hardware. Как мне кажется, всегда проще сказать, чем сделать. Но когда вы задумались о реализации, то первым делом нужно было “усмирить” энергопотребление, не так ли?
Тики Таккар. Да, начиная с энергопотребления в режиме ожидания. У нас уже была прекрасная ультрамобильная платформа уровня ПК раньше. Она уже была экономичной, но всё же недостаточно экономичной. Поэтому серьёзным испытанием для нас было понять, как получить низкое энергопотребление в режиме бездействия для данного форм-фактора. У нас есть лаборатории, где мы работаем с OSPM – OS Power Management. Мы хотим использовать сильные стороны техпроцесса Intel, чтобы выжать из него максимальную интеграцию производительности и минимальное активное энергопотребление, какое только можно получить от маленьких транзисторов. Мы реализовали идею отключения энергии на уровне “островков”. Мы хотели использовать только то количество энергии, которое требуется для выполнения текущей активности пользователя, не включая что-либо ещё. Сегодня большинство операционных систем, в том числе крупные ОС семейства Windows, делают ровно обратное. Такой подход можно сравнить с тем, что вы отпираете дверь в дом, и свет загорается во всех комнатах. Мы хотели этого избежать.
Tom’s Hardware. Чем можно объяснить тот факт, что платформа Moorestown для телефонов не поддерживает PCI и, следовательно, Windows, но версии платформы большего форм-фактора на Atom, включая грядущую платформу Oaktrail, имеют такую поддержку?
Тики Таккар. Здесь сработало множество факторов. Но, в любом случае, мы внедрили систему управления с минимальным энергопотреблением, которая попросту позволяет выборочно выключать логические блоки. Когда я не используют, например, возможности записи видео, то кодировщик выключен. Когда я используют только звуковой движок, то мне не нужна остальная часть системы во включенном состоянии. Мне нужна только часть памяти, и NAND активна. Что касается энергопотребления в режиме активности, то мы включаем только те блоки, которые требуются для выполнения работы. Именно так мы смогли получить 50x снижение энергопотребления в режиме бездействия, а также 2-3-кратное снижение энергопотребления в режиме активности, не потеряв при этом ни единого процента по производительности.
Tom’s Hardware. Как-то не очень верится. В мире ПК и серверов обычно приходится идти на компромиссы по производительности.
Тики Таккар. Здесь нет какого-либо влияния на производительность, поскольку когда нам нужна производительность, мы просто её включаем. Ключевой момент здесь заключается в том, чтобы выполнить работу как можно быстрее, и выключить процессор в платформе. Эта часть очень важна, поскольку ранний переход платформы в состояние покоя из-за быстрого выполнения задания позволяет нам экономить больше энергии, чем если бы мы использовали медленный процессор. Мы обеспечиваем более высокую производительность, чем любые наши конкуренты, и при этом мы экономим энергию.
Интерфейсы и безопасность
Tom’s Hardware. Хорошо, мы получили функции, подобные ПК, но ведь у нас нет набора интерфейсов, как у ПК?
Тики Таккар. При переходе с ПК на наладонное устройства нам уже вряд ли будут полезны некоторые системы ввода/вывода ПК. Мы можем избавиться от PCI Express и перейти в “наладоннике” к более уместному интерфейсу ввода/вывода. Например, к вводу/выводу через MIPI. MIPI как раз является системой ввода/вывода для наладонных устройств. Чтобы вы лучше себе представляли, разница между интерфейсами LVDS и MIPI, только по энергопотреблению интерфейса, составляет около 125 мВт. Все подобные оптимизации позволили нам снизить энергопотребление.
Tom’s Hardware. Но я как то привык, что у платформы должна быть возможность подключать обычную периферию, например, тот же внешний накопитель. Как получить такую возможность у наладонных устройств?
Тики Таккар. Для внутренних накопителей мы сегодня можем предложить два канала по 80 Мбайт/с. Это весьма прилично, если учесть, что компактные жёсткие диски для ноутбуков дают 50 Мбайт/с, так что производительность действительно весьма хороша. Если же вы захотите добавить потом накопители, например, при превращении телефона в полноценный компьютер, то тогда можно использовать USB. Это ключевой порт расширения, который у нас есть. Также присутствует поддержка карт SD, как microSD так и SD обычного формата.
Tom’s Hardware. Поддерживается ли функциональность USB 2.0 или уже 3.0?
Тики Таккар. Нет, все порты будут 2.0, но это всё же своеобразный стандарт “2.0+”. У современных ПК вы не получите управление энергопотреблением канала у USB. В данной реализации мы добавили функцию управления энергопотреблением канала, так что функциональность увеличена. Также поддерживается функция “USB on the Go”, то есть доступны возможности как клиента, так и host-контроллера.
Tom’s Hardware. Если оставить в стороне уменьшение техпроцесса, то как Intel получила серьёзное уменьшение габаритов материнской платы?
Тики Таккар. Мы уменьшили платформу в два раза от размера предыдущего поколения, взяв множество отдельных компонентов, обычно присутствующих в платформе, и интегрировав их в Langwell, наш концентратор ввода/вывода. Некоторые компоненты были интегрированы в цифро-аналоговую микросхему, включая систему зарядки аккумулятора, систему обеспечения питания, стабилизаторы напряжения и звук. Это также позволяет нам включать и выключать все эти цепи очень быстро, а также очень быстро наращивать мощность через этот цифро-аналоговый процессор Briertown. Он позволяет нам включать и выключать устройства намного быстрее, чем если бы мы использовали другие возможности.
Tom’s Hardware. Поддерживает ли Moorestown AES New Instructions?
Тики Таккар. У нас используется полностью отдельный ускоритель шифрования. Давайте о нём поговорим. Нельзя, чтобы проверяющая система проверяла саму себя. Например, когда вы загружаетесь, то движок безопасности проверяет прошивку и убеждается, что её подпись в порядке, пока основной движок выжидает. Как только система безопасности его “благословит”, то он может загружать остальную систему. Кроме того, если вам потребуется выполнить что-то наподобие криптографической операции вне пределов программного обеспечения, которое может повлиять на результаты, то можно выполнить её в движке – и никто не сможет проникнуть внутрь и повлиять на то, что происходит внутри. Это полностью отдельный движок, причём не часть архитектуры Intel. Теперь, если вы имеете в виду некоторые инструкции, которые мы добавили в “старшие” процессоры, то да, они будут добавлены и здесь, но рассматривать их следует с точки зрения совместимости.
Творчество против потребления
Tom’s Hardware. Несколько лет назад переход с архитектуры NetBurst на Core оказался весьма радикальным по эффективности энергопотребления, он обусловил Intel новый виток успеха на массовом рынке. Теперь мы наблюдаем схожий виток с переходом на Moorestown. Будут ли две линейки гармонично существовать друг с другом, или виток успеха Moorestown будет столь серьёзным, что он “съест” рынки линеек Core?
Тики Таккар. Я фактически построил платформу Centrino первого поколения, поэтому могу дать некоторую перспективу. Две упомянутых платформы совершенно различные, и в ближайшем будущем они продолжат своё существование. Всё дело в так называемой тепловой картинке обоих окружений. Тепловая картинка в ноутбуке позволяет получить намного более широкие возможности. Это устройство совершенно иного класса. Что же касается высокомобильных устройств, то их можно назвать намного более потребительскими, то есть они больше нацелены на потребление функций, нежели на творчество, креатив. Да и тепловой пакет очень ограничен. Поэтому мы постарались обеспечить наибольшую возможную производительность в рамках теплового пакета, который позволяет нам дать всё необходимое. На телефоне он составляет от 1,5 до 2 ватт. Причём это полный тепловой пакет платформы. В случае же платформы Centrino, как мне кажется, последнее поколение могло использовать тепловой пакет вплоть до 35 Вт. Поэтому мы получаем очень разные возможности, которые будут обеспечиваться у двух классов устройств.
 |
Нажмите на картинку для увеличения.
В какой-то момент в будущем, когда мы получим высокий уровень многопоточной поддержки и большое количество многопоточных приложений, то четыре ядра могут хорошо оправдать себя у одной платформы, а одно иди два ядра – у другой. Сложно сказать, что получится лучше. Пока мы считаем, что однопоточная производительность будет актуальной и важной для обоих классов устройств. Мы хотели обеспечить наибольшую однопоточную производительность, поэтому всё же придётся столкнуться с некоторым неравенством в том, что могут дать две системы.
Tom’s Hardware. Мне понравилось разделение, которое Вы провели между творчеством и потреблением, а также и то, как эти подходы позволяют разделить цели, для которых строятся платформы. Правильно я понял ход Ваших мыслей?
Тики Таккар. Да. В какой-то момент маленькие устройства тоже получат некоторые функции творчества. Я полагаю, что вы уже видели, как iPhone можно использовать для творчества. И на наших устройствах возможности будут намного богаче. По мере роста возможностей устройства превратятся в полноценные компьютеры, но при этом они всё равно будут ограничены тепловым пакетом.
Телефон в роли компьютера
Tom’s Hardware. Я сам недавно перешёл с BlackBerry на Android, после чего начал больше зависеть от облачных сервисов, чем от локальных вычислений и локального хранилища. Если эта тенденция будет продолжаться, то потребуются ли нам ультрапортативные системы, которые предоставляют возможности творчества? Нельзя ли делать всю работу и хранить её в облаке?
Тики Таккар. Облака очень важны, но, как нам кажется, мы можем сделать намного больше на наладонном устройстве, чем в облаке. Вы ведь не хотите всегда зависеть от облака, не так ли? Возможно, подключение к Интернету недоступно, или если вы путешествуете за границей, то оно стоит очень дорого. На наш взгляд, вы должны получить возможность сделать максимум на наладонном устройстве, а уже затем использовать облако. Конечно, возможности подключения принципиально важны для мобильных устройств подобного класса, но хотите ли вы, чтобы ваша работа зависела от них?
Tom’s Hardware. Общая тенденция Intel и индустрии CPU в целом заключается в инновациях, сначала эти инновации внедряются в топовых решениях, затем они распространяются шире, проникая в нижние сегменты. Но в случае с Moorestown мы наблюдаем обратное. Здесь инновации начинаются снизу, в дешёвых low-end телефонах, затем они постепенно поднимаются вверх, как мы уже видели с объявлением Oak Trail для интернет-таблеток и смартбуков. Может ли такой подход стать традицией в области вычислений и при разработке будущих чипов Intel?
Тики Таккар. Очень хорошее наблюдение. Мы считаем, что некоторые технологии из тех, над которыми мы работаем, будут просачиваться наверх. Многие технологии, которые мы прорабатываем, имеют много областей применения в других сферах, включая наши будущие настольные и серверные чипы. Moorestown предназначена для смартфонов, но платформа масштабируется и до интернет-таблеток из-за производительности и эффективности энергопотребления, полученных нами в данной архитектуре.
 |
Нажмите на картинку для увеличения.
 |
Нажмите на картинку для увеличения.
Как мне кажется, здесь можно выделить два фактора. Некоторые технологии, о которых я говорил, будут переходить в наше ключевое направление. Но, с другой стороны, некоторые из них будут масштабироваться вверх в другие тепловые пакеты. Интернет-таблетки – характерный пример. Мы уместили в телефоне 1,5-ГГц чип, но в таблетке будет работать 1,9-ГГц версия, поскольку мы можем получить преимущество от увеличенного теплового пакета данного класса устройств, что позволяет использовать более производительные компоненты.
Потребность в SoC
Tom’s Hardware. Дизайны “система на чипе” (SoC) присутствуют на рынке многие годы. Зачем Intel сейчас решила выйти со своим дизайном SoC?
 |
Нажмите на картинку для увеличения.
Тики Таккар. На этот вопрос так просто не ответить. Давайте начнём с ноутбуков, которые были моей последней платформой перед тем, как я перешёл на ультрамобильные решения. У платформы ноутбуков нет особой мотивации для уменьшения в размерах, особенно это касается моделей “замена настольного ПК”. Несколько лет назад мы даже пытались адаптировать многие мобильные возможности для настольных ПК (Примечание Tom’s Hardware: вероятно, здесь подразумевается направление mobile-on-desktop во времена Core Duo.)
Но у индустрии настольных ПК и пользователей мотивации оказалось крайне мало из-за развитой экосистемы обеспечения питания, радиаторов – при сборке настольного ПК возможно всё. И схожая ситуация получилась и с ноутбуками. Потребности в пространстве и возможностях у этих платформ очень различаются. Если нет ограничений по размеру и возможностям, то эти платформы могут использовать существующие компоненты и программируемую логику, например, для кодирования и декодирования видео. Здесь очень мало мотивации для перехода к SoC-подобному окружению.
Но когда мы переходим к наладонным устройствам, телевизионным приставкам и встраиваемым системам, мы упираемся в ограничения размера и энергопотребления. Ограничения, которые дали определённые условия – основная причина, почему нам пришлось разрабатывать SoC. Нам потребовался чип такого то размера, который бы предоставлял определённые возможности при нужном энергопотреблении – высокопроизводительный CPU, контроллер памяти, графический контроллер, контроллер видео, блок кодирования/декодирования. И все эти компоненты нужно уместить в очень ограниченном пространстве. Именно поэтому нам пришлось разрабатывать SoC для данного класса устройств – условия в первую очередь.
 |
Нажмите на картинку для увеличения.
Кроме того следует добавить, что ещё десять лет назад эта область лежала вне нашего внимания. Телефоны никогда не были приоритетным сегментом Intel, пока мы не решили на него вступить. Когда мы увидели, что телефон всё больше становится наладонным компьютером, то он стал нашим фокусным сегментом, которым мы начали заниматься.
Tom’s Hardware. Есть ли какие-либо другие ограничения, которые имеет смысл соблюдать при интеграции на SoC?
Тики Таккар. Нет. Всё на самом деле зависит от размера. Для телефона размер упирается в площадь кремниевого кристалла, а также и в то, что можно уместить в габаритах наладонного устройства. Если это чип 12×12 мм, то мы постараемся уместить на нём максимальное число возможностей.
Конкуренты
Tom’s Hardware. Со стороны выглядит так, что Intel пытается догнать ARM. Сможет ли Intel сделать это? Или потребуется ещё одно поколение? В любом случае, какова техническая подоплёка вашего мнения?
 |
Нажмите на картинку для увеличения.
Тики Таккар. Что касается энергопотребления, то если мы возьмём пять топовых дизайнов смартфонов и оценим их время работы в режиме ожидания, просмотра видео, интернет-страниц и во время разговора при условии равной ёмкости аккумулятора, то получим одинаковый диапазон. Что касается таких областей, как звук, то мы во всего одном поколении показали, что мы лучше, чем самые передовые реализации ARM. Вы можете представить, какие значения мы получим, когда представим следующее поколение Medfield, если мы уже сделали настольно драматичные улучшения в нашем первом смартфоне. Так что по энергопотреблению я бы сказал, что наши продукты конкурентоспособны. Мы не лучше других, но мы конкурентоспособны. Что касается производительности (вычисления, видео, графика, просмотр web-страниц и так далее), то мы, по крайней мере, в два раза лучше других.
Что касается интеграции, то на рынке ARM меньшее число чипов, чем используем мы, не так ли? У нас два чипа. Qualcomm Snapdragon – это будет один чип. Но всё это ничего не значит, поскольку если я покупаю смартфон как потребитель, то я не спрашиваю, сколько чипов работает внутри. Меня интересует, насколько тонок дизайн, а также какое будет время автономной работы от аккумулятора.
Дизайн Aava Mobile, показанный нами, тоньше и легче, чем BlackBerry Bold. Поэтому когда мы можем выпускать настолько маленькие смартфоны, то число чипов не имеет значения. Да и, кстати, по затратам у нас всё выглядит чертовски хорошо из-за преимуществ техпроцесса. Поэтому сегодня я бы сказал, что мы конкурентоспособны по цене и интеграции, конкурентоспособны по энергопотреблению, а нашим преимуществом является производительность. Конечно, добавьте к этому поддержку старых добрых приложений x86.
 |
Нажмите на картинку для увеличения.
На самом деле, я поскромничал, сказав про 2x, поскольку если вы будете сравнивать смартфоны друг с другом, то возьмите Google или iPhone, как они отображают web-страницы. Насколько быстро они это делают? Обратите внимание на качество и богатство контента у этих устройств, например, того же Flash. В этом случае наша графическая производительность “порвёт” их во всех тестах. К данному моменту, как я предполагаю, вы уже сами смогли посмотреть, что мы существенно быстрее, чем любые другие устройства, доступные сегодня на рынке.
Tom’s Hardware. [Усмехается] Но конкуренты могут и не согласиться с вашим неизбежным доминированием.
Тики Таккар. Нет, но сомнения и неуверенность у них есть. Мы видели, как конкуренты сравнивают свои дизайны интернет-таблеток с нашими дизайнами смартфонов, а также наши дизайны для нетбуков с их дизайнами телефонов, не так ли? Это позволяет им говорить о том, что их производительность выше или их энергопотребление лучше. Если вы присмотритесь к таким сравнениям внимательнее, то обнаружите, что сравниваются совершенно разные устройства.
 |
Нажмите на картинку для увеличения.
Перед тем, как мы объявили Moorestown и представили его публике, у многих создалось впечатление, что мы не сможем снизить энергопотребление, не так ли? Теперь мы развеяли этот миф. Вы видели абсолютные числа энергопотребления, и они не лгут. Если мы можем достичь 21 мВт в режиме ожидания, то это даст более 10 дней работы от аккумулятора в режиме ожидания. С работой мы справились. Если мы можем дать вам 48 часов музыки – я не знаю, сколько людей будут слушать музыку более 48 часов без перерыва, но всё же – то мы справились с работой. Если мы можем дать пять часов воспроизведения видео от аккумулятора той же ёмкости, что и в Blackberry Bold, то мы достигли цели. Было распространено мнение насчёт того, что энергопотребление Moorestown будет высоким? Да… поскольку мы не делились конкретными числами до недавнего времени.
Moorestown завтра
Tom’s Hardware. Куда мы направимся дальше? То есть, судья по всему, что Вы описали и что я повидал, мы уже находимся “здесь”, со всей производительностью и ёмкостью, которая может потребоваться кому-либо. Что будет дальше?
Тики Таккар. Для портативных устройств можно выделить два направления, которые крайне уместны. Первое – насколько маленьким вы можете сделать устройство. Можно ли сделать его меньше iPhone? Второе направление – можете ли вы сделать его более ёмким? Аккумуляторы увеличивают свою ёмкость примерно на 7%-10%, пусть 10% это пиковый уровень, поэтому возьмём более реалистичные 7% – из года в год. Некоторые крупные телефоны будут оснащаться батареями на 1000 мАч, а, возможно, и на 1500 мАч. Да и мы по-прежнему испытываем очень сильный прессинг по снижению энергопотребления. Также я бы добавил третье направление: как мы будем продолжать обеспечивать больший набор возможностей и функциональности в устройствах данного класса? Мы будем совершенствоваться во всех этих трёх направлениях, не покладая рук.
Tom’s Hardware. Мы знаем, как Atom эволюционировал от своей первой версии к Linfield. Какой будет эта эволюция в будущем?
Тики Таккар. Вполне понятно, что мы будем продолжать работать над архитектурой. Мы определённо хотим значительно увеличить производительность CPU, но повышение производительности при низком энергопотреблении – это самая крупная проблема, над которой мы будем фокусироваться. Но также вспомните, что наш 2x прирост производительности касается графики, помимо записи видео Full HD и поддержки двух камер. Охватите взглядом все эти направления – для нас очень важно продолжать их поддерживать.
Tom’s Hardware. Говоря о графике, Intel явно пока не заработала репутацию в сфере производительных графических решений. И теперь вы вдруг стали говорить о мощной графике и поддержке видео от интегрированного ядра Intel, что в настольном мире уже давно стало оксюмороном. Можете ли Вы более точно сказать, как Intel планирует поднимать графические возможности и выполнять ускорение графики?
Тики Таккар. Мы добавили графические возможности, которые включают обработку вершин и вычисления с плавающей запятой, да и улучшили возможности рендеринга. Но вам всё же следует оценивать производительность на системном уровне. И здесь ключевой особенностью является то, сможем ли мы предоставить достаточную пропускную способность для графического ускорителя. Поскольку если это не сделать, то большинство упомянутых возможностей просто “захлебнутся” из-за недостатка пропускной способности. Ключевой момент – сбалансированная системная пропускная способность. Посмотрите на дизайн и подсистему памяти изнутри. Мы тратим на них много энергии, чтобы убедиться, что мы получим очень эффективную пропускную способность, не только для CPU, но и для графического ускорителя. К сожалению, я не могу дать более подробное объяснение на данный момент.
Tom’s Hardware. Если завтра ещё будут персональные компьютеры… Да, мы уже видели, как нетбуки “отъели” часть рынка у ноутбуков. И мне почему-то кажется, что эти ультрамобильные устройства, если они уж такие ПК-подобные, как Вы утверждаете, смогут отъесть весьма ощутимую часть от существующего рынка мобильных продуктов – но при этом при меньших ценах. Как вы считаете, способны ли объёмы продаж компенсировать потерянные сегменты рынка?
 |
Нажмите на картинку для увеличения.
Тики Таккар. Если бы так было, то да, проблемы бы возникли. Но это не так. Нетбуки не “съели” рынок ноутбуков. Они просто изменили для нас верхнюю и нижнюю линии роста. Если перейти на рынок телефонов, то мы там сегодня не играем, не так ли? С платформами Moorestown, Medfield и другими, мы планируем стать серьёзным игроком на этом рынке, поскольку данные устройства будут работать там, где позиции Intel очень сильные. Поэтому Ваш вопрос задан некорректно. Для нас всё это – новые возможности роста.
